CN111929424B - 一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，按照预定距离将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段；按施工步骤，将每一段巨跨地下洞室硬质围岩依次分为左侧边墙部分、左侧拱部部分、中间拱部部分、右侧拱部部分和右侧边墙部分；分别对每一段中的每一部分的硬质围岩进行检测，并得到第一评价值；根据第一评价值及对应的权重向量确定第二评价值；根据第二评价值以及预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表确定巨跨地下洞室硬质围岩每一段的围岩等级；本发明通过将待建地下洞室处的硬质围岩分段分部分进行参数检测，再经过评价，可得到地下洞室每一段对应的硬质围岩等级，制定更加合理的支护方案，减少资料浪费。

Description

一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法

技术领域

本发明属于施工阶段的围岩分级技术领域，具体涉及一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法。

背景技术

随着我国基础设施建造技术的快速发展，大跨度地下洞室的工程越来越多，对现场施工技术提出的新的要求。地下洞室一般超过60m即被划分为巨跨地下洞室。

巨跨地下洞室具有跨度特别大、高跨比特别小的工程特点，属蛏壳型工程，其结构特殊，尚没有配套的围岩分级方法。现有的围岩分级标准，一般以常规尺寸的地下洞室应用为基础，不考虑跨度与高跨比，导致常规的围岩分级标准与巨跨地下洞室不匹配，不可避免地造成支护结构不合理和资源浪费。

为了最大限度地满足安全且经济地建设巨跨地下洞室的基本原则，需要在施工过程中对地下洞室的硬质围岩分级进行细化，再根据细化的围岩分级确定合理的支护结构。因此，本专利提出一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，填补研究空白，满足巨跨地下洞室建设的需要。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，在现有的地下洞室分级基础上，根据巨跨地下洞室的结构特点，对巨跨地下洞室进行亚分级，进而降低施工风险。

本发明采用以下技术方案：一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，包括以下步骤：

按照预定距离将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段；

按施工步骤，将每一段巨跨地下洞室硬质围岩从一侧向另一侧依次分为左侧边墙部分、左侧拱部部分、中间拱部部分、右侧拱部部分和右侧边墙部分；

分别对每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测，并依据检测值进行评价，得到每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩的第一评价值；

其中，每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测包括：

检测巨跨地下洞室硬质围岩的岩石强度；其中，岩石强度具体为岩石单轴饱和抗压强度；检测巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度；检测巨跨地下洞室硬质围岩主要层面的粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角；检测巨跨地下洞室硬质围岩的地下水；其中，地下水为该部分巨跨地下洞室硬质围岩每分钟的出水量；以及检测巨跨地下洞室硬质围岩的最大主应力；

根据第一评价值及对应的权重向量确定每一段巨跨地下洞室硬质围岩的第二评价值；

根据第二评价值以及预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表确定巨跨地下洞室硬质围岩每一段的围岩等级。

进一步地，依据检测值进行评价包括：

依据巨跨地下洞室结构尺寸获得其跨度与高跨比；

根据巨跨地下洞室硬质围岩的单轴饱和抗压强度与最大主应力确定初始地应力等级；

分别计算巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，以及跨度与高跨比的权重向量；

根据节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量与隶属矩阵确定岩体完整程度对于关键硬岩参数的隶属向量；

根据粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量与隶属矩阵确定主要层面结构参数对于关键硬岩参数的隶属向量；

根据岩石强度、岩体完整程度和主要层面结构的权重向量与隶属矩阵参数确定硬岩关键参数对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据地下水与初始地应力的权重向量与隶属矩阵确定环境因素对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据跨度和高跨比的权重向量与隶属矩阵确定洞室结构对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数的权重向量和隶属矩阵，得到第一评价值。

进一步地，隶属矩阵和隶属向量均通过基于可变模糊集理论构造的相对隶属函数得出

进一步地，节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，跨度与高跨比的权重向量，均采用基于层次分析法理论的标度法计算得出。

进一步地，岩体完整程度和主要层面结构参数，硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数，以及第一评价值的确定方法均为模糊综合评价法。

进一步地，在模糊综合评价法中，岩石强度、岩体完整程度、主要层面结构参数，硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数对应的权重向量均采用基于层次分析法理论的标度法计算得出。

进一步地，巨跨地下洞室硬质围岩进行分段方法为：

沿隧道轴线方向将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段，每一段的巨跨地下洞室硬质围岩的长度为5m。

进一步地，第一评价值对应的权重向量通过基于层次分析法理论的标度法计算得出。

进一步地，基于层次分析法理论的标度法具体为：

以层次分析法理论和各因素在数值模拟计算中与巨跨地下洞室变形的关联程度为基础，进行曲线拟合，其标度公式为

n取值0、1、2、3或4，依次对应新的五个等级为：相同、稍微大、明显大、强烈大和极端大。

本发明的有益效果是：本发明通过将施工阶段的巨跨地下洞室的硬质围岩分段分部分进行参数检测，再根据参数进行计算获得每一段每一部分巨跨地下洞室硬质围岩的第一评价值，最后再将每部分的第一评价值及其对应的权重向量进行综合评价，得到每一段巨跨地下洞室硬质围岩的评价值，将该评价值与预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表进行核对，得到待建地下洞室每一段对应的巨跨地下洞室硬质围岩等级，通过巨跨地下洞室硬质围岩等级可以确定更加适合的支护结构，减少资料浪费。

附图说明

图1为本发明实施例的流程图；

图2为本发明一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法的设计思路示意图；

图3为本发明实施例中评价指标体系图；

图4为本发明一个实施例中硬质围岩每一分段的各部分结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

现有的围岩分级标准，一般以常规尺寸的隧道应用为基础，其Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级围岩划分跨度较大，特别是Ⅱ级、Ⅲ级，对单轴抗压强度>30MPa的硬岩细分严重不足，不能为硬岩条件下的围岩支护结构选型提供参考，没有考虑巨跨因素和小高跨比因素，不能满足该巨跨地下洞室安全施工的需要，不适用于巨跨地下洞室硬质围岩条件下围岩分级。

因此，为了最大限度地满足安全且经济地建设巨跨地下洞室的基本原则，本发明提出一种用于施工过程的基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，细化Ⅱ级、Ⅲ级硬质围岩分级，考虑尺寸效应，填补巨跨地下洞室硬质围岩分级研究空白，满足该巨跨地下洞室安全施工的需要。

在本发明的一个实施例中，公开了一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，如图1所示，包括以下步骤：

S110、按照预定距离将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段；按施工步骤，将每一段所述巨跨地下洞室硬质围岩从一侧向另一侧依次分为左侧边墙部分、左侧拱部部分、中间拱部部分、右侧拱部部分和右侧边墙部分；

S120、分别对每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测，并依据检测值进行评价，得到每一段中每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩的第一评价值；

S130、根据所述第一评价值及对应的权重向量确定每一段所述巨跨地下洞室硬质围岩的第二评价值；

S140、根据所述第二评价值以及预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表确定所述巨跨地下洞室硬质围岩每一段的围岩等级。

本发明通过将巨跨地下洞室硬质围岩分段分部分进行参数检测，再根据参数进行计算获得每一段每一部分巨跨地下洞室硬质围岩的第一评价值，最后再将每部分的第一评价值及其对应的权重向量进行综合评价，得到每一段巨跨地下洞室硬质围岩的评价值，将该评价值与预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表进行核对，得到待建地下洞室每一段对应的巨跨地下洞室硬质围岩等级，通过巨跨地下洞室硬质围岩等级可以制定更加适合的施工方案，降低施工风险。

在实施本发明实施例的方法之前，首先需要建立新的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级四级指标体系，建立新的七级硬质围岩亚分级等级，进而根据指标体系和围岩亚分级等级建立相应的指标判定标准。

在围岩分级现有研究的基础上，基于相关性原理深入分析各影响因素在巨跨地下洞室硬质围岩亚分级中的关联性和独立性，对于目标层指标(即巨跨地下洞室硬质围岩亚分级等级A)，选择硬岩关键参数A₁、环境因素A₂、洞室结构A₃等作为其准则层指标。

具体的，选择具有独立性的岩石强度A₁₁、岩体完整程度A₁₂和主要层面结构A₁₃作为硬岩关键参数A₁的领域层指标。选择具有独立性的地下水A₂₁和初始地应力A₂₂作为环境因素A₂的领域层指标。选择具有独立性的跨度A₃₁和高跨比A₃₂作为洞室结构A₃的领域层指标。

岩体完整程度A₁₂的指标层指标为节理间距A₁₂₁、裂隙间距A₁₂₂、裂隙宽度A₁₂₃。主要层面结构A₁₃的指标层指标为粘聚力A₁₃₁、摩擦角A₁₃₂、走向与洞轴线夹角A₁₃₃和层面倾角A₁₃₄，共同组建系统的新的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级指标体系，参见图3所示。

在此体系中，岩石强度A₁₁选用岩石单轴饱和抗压强度R_C，可以通过点荷载试验获得。节理间距A₁₂₁、裂隙间距A₁₂₂、裂隙宽度A₁₂₃采用现场实测均值。粘聚力A₁₃₁、摩擦角A₁₃₂、走向与洞轴线夹角A₁₃₃和层面倾角A₁₃₄采用现场实测值。

地下水A₂₁选用洞室内每米洞长每分钟的出水量(L/min.m)，初始地应力A₂₂选用岩石单轴饱和抗压强度与最大主应力的比值，在根据该比值确定等级；跨度A₃₁和高跨比A₃₂选用现场实际开挖尺寸。

对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级等级及指标的判定标准，在本发明实施例中，以国内围岩分级研究为基础，创新性地将Ⅱ级围岩分为2个亚级，Ⅲ级围岩分3个亚级，结合I、Ⅳ级围岩不分亚级的情况，形成七级划分方法。本发明实施例中，巨跨地下洞室硬质围岩亚分级等级的划分为：I级，Ⅱ₁级，Ⅱ₂级，Ⅲ₁级，Ⅲ₂级，Ⅲ₃级，Ⅳ级等七级，具体如下表1所示。

表1巨跨地下洞室硬质围岩等级

本发明实施例中，结合巨跨地下洞室硬质围岩亚分级指标的判定标准研究现状，确定所述指标体系中的岩体强度，节理间距、裂隙间距、裂隙宽度，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角、层面倾角，地下水、地应力比值，跨度、高跨比等指标的判定标准，具体见表2所述。

表2巨跨地下洞室硬质围岩亚分级指标判定标准

在本发明的一个实施例中，每一段中的每一部分巨跨地下洞室硬质围岩进行检测包括：

检测巨跨地下洞室硬质围岩的岩石强度；其中，岩石强度具体为岩石单轴饱和抗压强度；检测巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度；检测巨跨地下洞室硬质围岩的粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角；检测地下洞室硬质围岩的地下水指标，其中，地下水指标为该部分巨跨地下洞室硬质围岩每分钟的出水量；以及检测巨跨地下洞室硬质围岩的最大主应力。

作为一种具体的实现方式，在本实施例中，检测巨跨地下洞室硬质围岩的岩石强度的具体方法为点荷载试验。初始地应力的确定方法为：计算岩石单轴饱和抗压强度与最大主应力的比值，将该比值与等级对照表进行比较，得到初始地应力的等级值作为初始地应力指标。

在本发明的一个实施例中，基于可变模糊集理论建立巨跨地下洞室硬质围岩亚分级模型。依据检测值进行评价包括：

分别计算巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，以及跨度与高跨比的权重向量。根据巨跨地下洞室硬质围岩的单轴饱和抗压强度与最大主应力确定初始地应力等级。依据巨跨地下洞室结构尺寸获得其跨度和高跨比。

根据节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量与隶属矩阵确定岩体完整程度对于关键硬岩参数的隶属向量。根据粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量与隶属矩阵确定主要层面结构参数对于关键硬岩参数的隶属向量。根据岩石强度、岩体完整程度和主要层面结构的权重向量与隶属矩阵参数确定硬岩关键参数对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量。根据地下水与初始地应力的权重向量与隶属矩阵确定环境因素对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量。根据跨度和高跨比的权重向量与隶属矩阵确定洞室结构对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量。根据硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数的权重向量和隶属矩阵，得到第一评价值。

进一步地，节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，跨度与高跨比的权重向量，均采用基于层次分析法理论的标度法计算得出。

为了满足巨跨地下洞室硬质围岩亚分级高精度的需要，根据巨跨地下洞室硬质围岩亚分级指标体系中各指标在隧道模拟计算过程中与隧道变形的关联情况，以层次分析法理论现有的几种标度法为基础，解决标度法分级过细、最后一级取值偏大的问题，剔除9^1/9～9^8/9标度法、e^0/4～e^8/4标度法、e^0/5～e^8/5标度法中分级不清的级别，剩余级别取均值，同时采用指数的曲线拟合，得到保序性、一致性、标度均匀性良好的新的标度法

n＝0、1、2、3或4，相比乘积标度法，出现了新的等级：“相同(1:1)”、“稍微大(1.569:1)”、明显大(2.465:1)、强烈大(3.875:1)和极端大(6.098:1)。

下面以岩体完整程度A₁₂的指标层指标节理间距(ω₁₂₁)、裂隙间距(ω₁₂₂)、裂隙宽度(ω₁₂₃)的权重判定为例进行说明。

对于岩体完整程度而言，裂隙间距的重要性比节理间距明显大，裂隙宽度的重要性比节理间距稍微大，通过上述方法计算后的权重有ω₁₂₁：ω₁₂₂：ω₁₂₃＝1：2.465：1.569，归一化后为ω₁₂₁：ω₁₂₂：ω₁₂₃＝0.199：0.490：0.312。

同理，对于一般条件下的地下水与地应力，硬岩准则层指标硬岩关键参数、环境因素、洞室结构的权重比为ω₁：ω₂：ω₃＝0.601：0.155：0.243，领域层指标岩石强度、岩体完整程度、主要层面结构的权重比为ω₁₁：ω₁₂：ω₁₃＝0.169：0.416：0.416，领域层指标地下水与初始地应力的权重比为ω₂₁：ω₂₂＝0.289：0.711，领域层指标跨度与高跨比的权重比为ω₃₁：ω₃₂＝0.500:0.500，指标层指标粘聚力、内摩擦角、层面倾角、走向与洞轴线夹角的权重比为ω₁₃₁：ω₁₃₂：ω₁₃₃：ω₁₃₄＝0.305：0.305：0.195：0.195。

则指标层指标节理间距、裂隙间距、裂隙宽度的权重向量为Ω₁₂＝(0.199 0.4900.312)，指标层指标粘聚力、内摩擦角、层面倾角、走向与洞轴线夹角的权重向量为Ω₁₃＝(0.305 0.305 0.195 0.195)，领域层指标岩石强度、岩体完整程度、主要层面结构的权重向量为Ω₁＝(0.169 0.416 0.416)，领域层指标地下水与初始地应力的权重向量为Ω₂＝(0.289 0.711)，领域层指标跨度与高跨比的权重向量为Ω₃＝(0.500 0.500)，准则层指标硬岩关键参数、环境因素、洞室结构的权重向量为Ω＝(0.601 0.155 0.243)。

进一步地，本实施例中岩体完整程度和主要层面结构参数，硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数，以及第一评价值的确定方法均为模糊综合评价法。

在模糊综合评价法中，岩石强度、岩体完整程度、主要层面结构参数，硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数对应的权重向量均采用基于层次分析法理论的标度法计算得出。

在模糊综合评价法中，采用集对分析法构造可变模糊集理论的相对差异函数，合理确定巨跨地下洞室硬质围岩亚分级指标处于各级判定标准区间的相对隶属函数。

可变模糊集理论中的模糊可变模型为：

式中：α为模型优化准则参数，p为距离参数，d_g、d_b分别为参考连续统任一点指标i特征值的相对隶属度

及其排斥性质的相对隶属度

与左、右几点的广义权距离。在通常情况下，模型中的α和p可有下列4中组合：

根据已知的c(c＝4)个级别的标准构造标准区间矩阵I_ab和变动区间矩阵I_cd，同时依据对指标i的特征，确定指标i级别h的M矩阵，用可变模糊集理论的相对差异函数公式确定指标i级别h的相对隶属度矩阵，从而利用模糊可变模型中的公式得到指标i级别h的综合相对隶属度函数。

相对隶属度函数，便可以用于确定检测值对于所述表2巨跨地下洞室硬质围岩亚分级指标判定标准的隶属向量，进而组合成各级的隶属矩阵，即指标层指标节理间距、裂隙间距、裂隙宽度的隶属矩阵为R₁₂，指标层指标粘聚力、内摩擦角、层面倾角、走向与洞轴线夹角的隶属矩阵为R₁₃，领域层指标岩石强度的隶属向量为r₁₁，领域层指标地下水与初始地应力的隶属矩阵为R₂，领域层指标跨度与高跨比的隶属矩阵为R₃。

利用相对隶属度函数及指标的权重，结合已确定的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级等级以及各指标的判定标准，对巨跨地下洞室硬质围岩亚分级样本进行评价，得到巨跨地下洞室硬质围岩亚分级等级。

由于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级指标体系是一个四层指标体系，因此过程采用三级模式进行。

即，先从指标层出发，选用加权平均模型对领域层各指标进行一级模糊综合评价,得到各领域层指标对其准则层指标的隶属向量，例如Ω₁₂×R₁₂＝r₁₂，Ω₁₃×R₁₃＝r₁₃，r₁₁、r₁₂、r₁₃分别是领域层指标岩石强度、岩体完整程度、主要层面结构相对于其准则层指标硬岩关键参数的隶属向量，则准则层指标硬岩关键参数的隶属矩阵为R₁＝(r₁₁ r₁₂ r₁₃)。

再次选择加权平均模型对各准则层指标进行二级模糊综合评价，得到各准则层指标对其目标层指标的隶属向量，例如Ω₁×R₁＝r₁，Ω₂×R₂＝r₂Ω₃×R₃＝r₃，r₁、r₂、r₃分别是准则层指标硬岩关键参数、环境因素、洞室结构相对于目标层的隶属向量，则目标层的隶属矩阵为R＝(r₁ r₂ r₃)。

最后第三次选择加权平均模型对目标层进行三级模糊综合评价，得到目标层对评语集合的隶属向量Z，即Ω×R＝Z,Z＝(z₁，z₂，z₃，z₄，z₅，z₆，z₇)。

同时，结合模糊向量单值化和巨跨地下洞室硬质围岩亚分级等级表，可得到对象的围岩亚分级值。

模糊向量单值化公式如下：

F为巨跨地下洞室硬质围岩亚分级等级值，其与巨跨地下洞室硬质围岩亚分级等级的对应关系，见表1。

本发明的一种实施例中，巨跨地下洞室硬质围岩进行分段方法为：沿隧道轴线方向将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段，每一段的巨跨地下洞室硬质围岩的长度为5m。

本发明的一种实施例中，第一评价值对应的权重向量通过高精度标度法计算得出。

对于每个分段，基于层次分析法理论的标度法，确定中间拱部、左侧拱部、右侧拱部、左侧边墙、右侧边墙等五个部分的权重比。中间拱部在重要性方面比左右侧边墙强烈大，左右侧拱部在重要性方面比左右边墙明显大，左右侧拱部重要性相同，左右边墙重要性相同，则中间拱部、左侧拱部、右侧拱部、左侧边墙、右侧边墙的权重比为γ₁：γ₂：γ₃：γ₄：γ₅＝3.875：2.465：2.465：1：1，归一化后，则有中间拱部、左侧拱部、右侧拱部、左侧边墙、右侧边墙的权重比为γ₁：γ₂：γ₃：γ₄：γ₅＝0.359：0.228：0.228：0.093：0.093。

结合中间拱部、左侧拱部、右侧拱部、左侧边墙、右侧边墙等五个部分的围岩亚分级等级值和其权重向量，则可以得到该段巨跨地下洞室的围岩亚分级等级值。

本发明是先通过建立新的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级四级指标体系，然后细化Ⅱ、Ⅲ级围岩等级，建立新的七级硬质围岩亚分级等级，最后基于可变模糊集理论和新的标度法建立巨跨地下洞室硬质围岩亚分级评价模型，对巨跨地下洞室进行分段分块评价，得到该段巨跨地下洞室的围岩亚分级等级，以填补巨跨地下洞室硬质围岩条件下围岩分级研究空白，不仅解决了巨跨地下洞室硬岩分级细化问题，还为解决了围岩分级未考虑地下洞室尺寸、高跨比等因素的问题，最大限度地满足安全且经济地建设巨跨地下洞室的基本原则。

本发明细化硬质围岩的分级结构，直接将洞室尺寸纳入围岩分级体系，在巨跨地下洞室施工过程中精细判定围岩的分级，最大限度地满足安全且经济地建设巨跨地下洞室的基本原则。

Claims (8)

1.一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照预定距离将巨跨地下洞室硬质围岩进行分段；

按施工步骤，将每一段所述巨跨地下洞室硬质围岩从一侧向另一侧依次分为左侧边墙部分、左侧拱部部分、中间拱部部分、右侧拱部部分和右侧边墙部分；

分别对每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测，并依据检测值进行评价，得到每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩的第一评价值；

其中，每一段中的每一部分的巨跨地下洞室硬质围岩进行检测包括：

检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的岩石强度；其中，所述岩石强度具体为岩石单轴饱和抗压强度；检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度；检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的主要层面的粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角；检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的地下水；其中，所述地下水为每一部分所述巨跨地下洞室硬质围岩每分钟的出水量；以及检测所述巨跨地下洞室硬质围岩的最大主应力；

根据所述第一评价值及对应的权重向量确定每一段所述巨跨地下洞室硬质围岩的第二评价值；

根据所述第二评价值以及预制的巨跨地下洞室硬质围岩等级表确定所述巨跨地下洞室硬质围岩的每一段的围岩等级；

依据检测值进行评价，包括：

依据巨跨地下洞室结构尺寸获得其跨度与高跨比；

根据所述巨跨地下洞室硬质围岩的所述单轴饱和抗压强度与所述最大主应力确定初始地应力等级；

分别计算所述巨跨地下洞室硬质围岩的节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，以及跨度与高跨比的权重向量；

根据所述节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量与隶属矩阵确定岩体完整程度对于关键硬岩参数的隶属向量；

根据所述粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量与隶属矩阵确定主要层面结构参数对于关键硬岩参数的隶属向量；

根据所述岩石强度、岩体完整程度和主要层面结构的权重向量与隶属矩阵参数确定硬岩关键参数对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据所述地下水与初始地应力的权重向量与隶属矩阵确定环境因素对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据所述跨度和高跨比的权重向量与隶属矩阵确定洞室结构对于巨跨地下洞室硬质围岩亚分级的隶属向量；

根据所述硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数的权重向量和隶属矩阵，得到所述第一评价值。

2.如权利要求1所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述隶属矩阵和隶属向量均通过基于可变模糊集理论构造的相对隶属度函数得出。

3.如权利要求1所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述节理间距、裂隙间距和裂隙宽度的权重向量，粘聚力、摩擦角、走向与洞轴线夹角和层面倾角的权重向量，地下水和初始地应力的权重向量，跨度与高跨比的权重向量，均采用基于层次分析法理论的标度法计算得出。

4.如权利要求1所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述岩体完整程度和主要层面结构参数，硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数，以及第一评价值的确定方法均为模糊综合评价法。

5.如权利要求4所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，在所述模糊综合评价法中，所述岩石强度、岩体完整程度、主要层面结构参数，硬岩关键参数、环境因素和洞室结构参数对应的权重向量均采用基于层次分析法理论的标度法计算得出。

6.如权利要求1所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述巨跨地下洞室硬质围岩进行分段方法为：

沿隧道轴线方向将所述巨跨地下洞室硬质围岩进行分段，每一段的所述巨跨地下洞室硬质围岩的长度为5m。

7.如权利要求1或2所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述第一评价值对应的权重向量通过基于层次分析法理论的标度法计算得出。

8.如权利要求3或5所述的一种基于尺寸效应的巨跨地下洞室硬质围岩亚分级方法，其特征在于，所述基于层次分析法理论的标度法具体为：

以层次分析法理论和各因素在数值模拟计算中与巨跨地下洞室变形的关联程度为基础，进行曲线拟合，其标度公式为，n取值0、1、2、3或4，依次对应新的五个等级为：相同、稍微大、明显大、强烈大和极端大。

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